(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端部と後端部とが接続されたエンドレスの一連のパレットと、筐体に固定して前記一連のパレットの下に配設された複数のウインドボックスと、該複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機の漏風検知装置において、
前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向と平行に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射して該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する１又は複数のレーザ式酸素濃度計と、
前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備し、
前記レーザ式酸素濃度計の発光器の出射口及び受光器の受光口には、前記レーザ光が透過可能なシールガラス窓が配設され、さらにその外側に、前記レーザ光の光路に平行して配設され前記光路を覆うとともに内部にパージガスを流すためのパージ管を有することを特徴とする焼結機の漏風検知装置。
【請求項２】
前記レーザ式酸素濃度計は、前記発光器側のパージ管の先端及び前記受光器側のパージ管の先端が、前記ウインドボックスの内部に向けて突き出しており、前記ウインドボックス内の幅方向所定範囲の酸素濃度の測定をすることを特徴とする請求項１に記載の焼結機の漏風検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機の漏風防止装置に係わり、詳しくは、パレットに原料を載せて当該原料の充填層を形成し、連接したパレットが焼結機筐体上をエンドレスに回転しながら焼結鉱を連続的に製造する焼結機について、パレットに起因する漏風を検知するのに用いて好適な技術である。
【背景技術】
【０００２】
高炉鉄鋼業において、焼結機５は、図５に示すように、長手方向に多数個のパレット１が連結して長手方向に移動可能な一連のパレットＰと、当該一連のパレットＰの下方に並列に固定して設けられた複数個のウインドボックス２からなる吸気手段とを具備する。各パレット１は、図６に示した斜視図のように、底面にグレートバー７を並べ、グレートバー７を挟んで両側面に配置されるサイドウォール８の外側に、車輪１１を備えている。図５（ｂ）に示すように、一連のパレットＰは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機５の筐体１９内を回転する構造になっている。なお、図５（ａ）は焼結機５の平面図、（ｂ）は側面図である。各ウインドボックス２は吸気管１６を介してブロアで減圧される。そして、一連のパレットＰの回転中に、各パレット１に、原料供給ホッパー３からコークス粉を含む焼結原料層が供給され、積載される。その焼結原料層の表面が点火炉４で着火され、同時にウインドボックス２を介して吸気される。こうして吸気されることにより、焼結原料層２０（図７）の表面から下方に燃焼帯を進行させ、焼結鉱を連続的に製造する。図７は、焼結機５の長手方向から見た、パレット１およびウインドボックス２、すなわち焼結機５の断面図を示している。一連のパレットＰは、焼結機５の筐体１９内の両側に固定して設けられた２本の軌条１２上を、各パレット１に備えられた車輪１１が転がることにより移動する。
【０００３】
ところで、この焼結機５は、焼結鉱を連続して生産できるという長所があるが、パレット１底面に装備されたグレートバー７の破損、隣り合うパレット間のサイドウォール８の連接部のずれ、さらにパレットシールバー６（図７参照）の磨耗などにより、密閉構造にするのが難しいという短所がある。つまり、そこには隙間が生じ、焼結原料層２０を経由しない、焼結に寄与しない無駄な空気（漏風）が大量にウインドボックス２内に流れ込むことがある。この漏風が多いと焼結鉱の製造にそれだけ無駄な動力が消費されることになり、経済的に大きな損失となる。
【０００４】
そのため、従来から、漏風を検知する種々の方法が考えられてきた。これらは大きく二つの方法に分類され、一つは、排ガス中の酸素濃度を測定する方法であり、もう一つは、排ガスの流量（流速）を測る方法である。
【０００５】
特許文献１に開示された焼結機の漏風検知方法は、排ガス中の酸素濃度を測定する方法に属し、パレットシールバー６の磨耗による漏風の検知方法である。焼結機の長手方向固定位置におけるパレット１の幅方向中央部の直下部およびパレット１幅方向端部の直下部の排ガス中の酸素濃度を測定し、中央部と端部の排ガス中酸素濃度の比較によってパレット１ごとのシールバー６の磨耗状況を判断するようにしている。
【０００６】
具体的には、焼結機５の長手方向の固定位置において、排ガス吸引用パイプをそれぞれのウインドボックス２内に設けてある案内管の先端にあるフランジを外して挿入し、ウインドボックス２内のパレット幅方向端部に位置させて、ウインドボックス２内の排ガスを吸引してホースでウインドボックス２外部に配置した酸素分析計に導き、排ガスの酸素濃度を測定する。そして、排ガス吸引用パイプをウインドボックス２内でパレット１幅方向に移動させて、パレット１幅方向中央部の酸素濃度を測定し、両測定値を比較することにより漏風状況を判断するものである。
【０００７】
特許文献２に開示された焼結機の漏風防止方法は、排ガス中の流量を測定する方法に属し、焼結機の長手方向に固定して設けた複数個のウインドボックス２のうちの、焼結機の長手方向のウインドボックス２の始端側および後端側の壁面上端と、原料を積載し該ウインドボックス２上を走行するパレット１の底面との間に生じる隙間からの漏風を防止するために、パレット１の幅方向に並列に配設した複数の熱線風速計等の風速測定センサにより前記間隙からの漏風量を連続的に測定する。そして、その漏風量が常時目標値以下になるように、前記ウインドボックス２の前面壁および後面壁に沿い、弾性板状帯をパレット１の底面に押し付けるようにしたものである。
【０００８】
一方、非特許文献１には、ガス化溶融設備において酸素濃度を検出するのにレーザ式酸素濃度計を適用した技術が記載されている。非特許文献１では、従来から酸素濃度測定装置として一般に使用されてきたジルコニア式に比べて、（１）応答速度が早い（２秒程度）、（２）高温、高ダスト下でも測定可能である、（３）レーザが通過しているダクトの平均濃度であるため、点で吸引する吸引式よりも測定値の信頼性が高い、（４）可動部がなく、試薬も使用しないので、メンテナンス費用がかからない、の各点が指摘されている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−１９５９２９号公報
【特許文献２】特開平１１−２６４０２７号公報
【非特許文献１】クリモト技報ＮＯ．５６、１７−１８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の「焼結機の漏風検知方法」では、排ガス吸引用パイプ及びホースで構成されるガスサンプリング系が本質的に有するガス置換に要する時間による応答遅れ、および分析計本体の酸素濃度測定の応答遅れという欠点を有している。一般にパレットは２．５ｍ／分前後の速度で移動しており、上述の応答遅れは酸素濃度測定値の時間的分解能にも、測定精度的分解能にも大きな問題である。加えて、焼結機の排ガスは高濃度の粉塵、水分を有しており、ガスサンプリング系を粉塵等でつまることなく正常に維持するためのメンテナンスは容易ではない。
【００１１】
また、特許文献２に記載の「焼結機の漏風防止方法」では、熱線風速計をパレット幅方向に多数設ける必要があるが、大規模な焼結機ではパレット幅方向の長さは５ｍ程度あり、例えば、特許文献２に記載された最小値である６個の風速計を設けた場合、１台の風速計で０．８ｍ程度のパレット幅における漏風を検知することが必要であり、風速計の熱線式検出という測定原理上、当該範囲の測定を十分な精度で測定するのは明らかに不可能である。したがって、パレット幅方向位置分解能を向上させるためには膨大な数の風速計が必要となる。加えて、上述のように焼結機の排ガスは高濃度の粉塵、水分を有しており、推奨している熱線式風速計を用いたとしても多数の風速計を正常に維持するためのメンテナンスは容易ではないという問題があった。
【００１２】
以上の従来の焼結機の漏風検知方法の問題点に鑑みて、本発明は、焼結機筐体上をエンドレスに回転している一連のパレットについて、パレット自体に起因する漏風を、長期安定して精度よく検知することが可能な焼結機の漏風検知装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の要旨とするところは、以下に記載する如くである。
【００１４】
本発明の焼結機の漏風検知装置は、焼結原料を積載して移動可能な複数のパレットが移動方向に連結され、その先端部と後端部とが接続されたエンドレスの一連のパレットと、筐体に固定して前記一連のパレットの下に配設された複数のウインドボックスと、該複数のウインドボックスそれぞれの下端部に接続され前記ウインドボックス内のガスを排気するための吸気管とからなる焼結機の漏風検知装置において、前記ウインドボックスの焼結機長手方向と直交する向きに対向した壁の上部に、発光器と受光器とがそれぞれ前記パレットの幅方向と平行に対向して配設されており、該発光器からレーザ光を出射して該受光器で受光して光路中の酸素濃度を測定する１又は複数のレーザ式酸素濃度計と、前記レーザ式酸素濃度計で測定したウインドボックス中の酸素濃度の値に基づき、前記一連のパレットそれぞれについて漏風の有無と大きさとを検知するデータ処理装置とを具備し、前記レーザ式酸素濃度計の発光器の出射口及び受光器の受光口には、前記レーザ光が透過可能なシールガラス窓が配設され、さらにその外側に、前記レーザ光の光路に平行して配設され前記光路を覆うとともに内部にパージガスを流すためのパージ管を有することを特徴とする。
【００１５】
又、上記の焼結機の漏風検知装置において、前記レーザ式酸素濃度計は、前記レーザ式酸素濃度計は、前記発光器側のパージ管の先端及び前記受光器側のパージ管の先端が、前記ウインドボックスの内部に向けて突き出しており、前記ウインドボックス内の幅方向所定範囲の酸素濃度の測定をするようにしても良い。
【発明の効果】
【００１６】
以上述べたように、本発明の漏風検知装置によれば、パレットの底面に装備されたグレートバーの破損などからの漏風、隣り合うパレット間のサイドウォールの連接部からの漏風、さらにパレットシールバーの磨耗による漏風を正確に検知することが可能となり、漏風しているパレットを確実に特定することができる。したがって、特定された漏風のあるパレットを交換および補修することにより、従来に比べ大幅に、かつ安定して漏風を低減することが可能となる。その結果、焼結主排風機の電力消費量の削減ばかりでなく、焼結パレットを介して正常に吸引する風量が増えることに起因し、焼結鉱の増産も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる漏風検知装置が用いられる焼結機５を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。焼結機５は、図１に示すように、長手方向に多数個のパレット１が連結され、長手方向に移動可能な一連のパレットＰと、一連のパレットＰの下方に固定して設けられた複数個のウインドボックス２からなる吸気手段とを具備する。各パレット１は、図６に示すように、底面にグレートバー７を並べ、グレートバー７を挟んで両側面に配置されるサイドウォール８の外側に、車輪１１を備えている。図１（ｂ）に示すように、一連のパレットＰは先端と後端とが連接されており、エンドレスに焼結機５の筐体１９内を回転する。各ウインドボックス２は、吸気管１６を介してブロア（図示省略）で減圧される。一連のパレットＰの回転中に、各パレット１に、原料供給ホッパー３からコークス粉を含む焼結原料層２０が供給され、積載される。その焼結原料層２０の表面が点火炉４で着火され、ウインドボックス２を介して吸気される。図２は、焼結機５の長手方向から見た断面図を示している。一連のパレットＰは、焼結機５の筐体１９内の両側に固定して設けられた２本の軌条１２上を、各パレット１に備えられた車輪１１が転がることにより移動する。
【００２０】
本発明では、図２に示すように、焼結機５のライン長手方向（パレット１の移動方向）の、パレット１の直下に位置するウインドボックス２の側壁の最上部に、パレット１の幅方向に対向して、レーザ式酸素濃度計１７の、レーザ光を発射する発光器９とレーザ光を検知する受光器１０とを設置する。ウインドボックス２の側壁の上部に設置する理由は、パレット１からウインドボックス２に流入した漏風は、吸気管１６に向かって下方に引きこまれていくにつれて拡散していくので、漏風箇所を特定するためには、できるだけパレット１に近い方が好ましいためである。この際、パレット１の幅方向での漏風検知感度を揃えるため、発光器９と受光器１０を結ぶ方向に平行なレーザ光の光軸が、地上に対し水平で且つパレット１の底面に平行になるようにする。また、漏風しているパレット１の特定を容易とするため、光軸が焼結機５のライン長手方向に対して直角になるように、発光器９および受光器１０を設置する。さらに、このレーザ式酸素濃度計１７には、例えばパーソナルコンピュータ等からなるデータ処理装置１８が接続される（図１（ａ））。
【００２１】
本実施の形態では図２、図３（部分拡大図）に示すように、パレット１の車輪１１が転がる両側の軌条１２の架台１２ａとウインドボックス２の側壁２ａの対向位置に貫通穴を設け、当該貫通穴それぞれにパージ管１３を通し、一方のパージ管１３の端部に発光器９、他方のパージ管１３の端部に受光器１０を、それぞれフランジ１４を介して接続する。発光器９の出射口と受光器１０の受光口には、それぞれの光路に、保護用のシールガラス窓１５が設けられている。当該シールガラス窓１５の汚れ防止や、排ガス中の粉塵などによるパージ管１３の詰まり防止を目的として、パージ管１３内には、発光器９と受光器１０のシールガラス窓１５からウインドボックス２内部に向けて、パージガスとして窒素ガスの吹き込みを行う。ただし、窒素ガスの吹き込み流量は、吹き込まれた窒素ガスにより排ガスの組成が大きく影響されない程度とする。なお、パージガスとして、窒素ガス以外の、酸素濃度測定を妨げない気体であっても良い。
【００２２】
漏風が無い正常時における、焼結機５の各ウインドボックス２内の排ガス中酸素濃度は、図１に示す焼結機５長手方向の給鉱側Ａでは１７〜２０％近くあり、長手方向の中間部になるにつれて１０％以下にまで徐々に減少し、排鉱側Ｂでは再度上昇し、２１％近くになる。これは、給鉱側Ａではまだ焼成反応が燃焼原料層２０の表面付近（上側）のみのため、未反応の酸素がそのままウインドボックス２に到達するためであり、中間部分では焼成反応が本格化し、未反応の酸素が減少し、排鉱側Ｂでは焼成反応そのものが終了するため酸素濃度が再び上昇するものと考えられる。
【００２３】
したがって、漏風は空気であり酸素濃度２１％であることから、パレット１の劣化等による漏風が無い正常状態と、漏風がある異常状態との差が出やすい位置、すなわち、酸素濃度が低位で安定している焼結機５長手方向の中間部分に、レーザ式酸素濃度計を設置するのが好ましい。ただし、設置スペース上、どうしても中間部に設置が不可能な場合には、酸素濃度が高位でも極力安定している箇所を選んで設置すれば、漏風を検知することが可能である。
【００２４】
さらに、ウインドボックス２の周辺温度は排鉱側Ｂに近いほど上昇するため、レーザ式酸素濃度計の発光器９と受光器１０の耐熱性およびメンテナンス性から、中間部のなかでも給鉱側Ａに近い方に設置するのが良い。また、ウインドボックス２内の排ガス中の粉塵も給鉱側Ａの方が少なく、粉塵によるレーザ光の減衰による影響やパージ管１３の詰まりも少なく有利である。
【００２５】
一例として、上記の実施形態において、全２６個のウインドボックス２中、給鉱側Ａから７番目のウインドボックス２にレーザ式酸素濃度計を設置した。この設置位置での通常操業状態における酸素濃度は７％前後であるが、漏風のあるパレット１通過時には、この値が８〜９％に上昇した。したがって、この場合、酸素濃度が８％以上で警報を出力するようにし、操業オペレータへ漏風を通知する。
【００２６】
ここで用いたレーザ式酸素濃度計のレーザ光の径は約２０ｍｍΦと十分小さく、かつ３秒程度の応答性を有する。焼結機５にパレット１それぞれのライン長手方向の位置測定装置を取り付けてパレット１それぞれの位置を測定し、レーザ式酸素濃度計で得た酸素濃度測定値を用いることにより、一連のパレットのうちの漏風しているパレット１の特定のみならず、特定したパレット１内の進行方向の漏風位置まで特定できる。その際には、パレット位置のデータ、及び酸素濃度データを、パーソナルコンピュータ等を用いて構成するデータ処理装置１８に、Ｉ／Ｏボードを介して取り込んで、酸素濃度の異常から漏風を検知し、漏風が発生しているパレット名とともに、コンピュータディスプレー上に表示するようにしても良い。
【００２７】
なお、上記では、レーザ式酸素濃度計１台を用いた構成を説明したが、複数台を用いて漏風検出装置を構成してもよいことは明らかである。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、レーザ式酸素濃度計のレーザ光はパレット１の幅方向全体の排ガス中を伝播して平均濃度を測定しているため、パレット１の幅方向の漏風位置は特定できない。したがって、パレットシールバー６の磨耗による漏風か、グレートバー７の破損による漏風かを区別することはできない。しかし、漏風しているパレット１を補修するためには、一般的には焼結機５のオフラインで実施しなければできないため、最低限どのパレット１が漏風しているかを判別できれば良いときには、第１の実施の形態の漏風検知方法で十分である。
【００２９】
一方、パレット１の幅方向の漏風位置を特定する必要がある場合には、図４に示すように、パージ管１３の先端をウインドボックス２内に拡張して突き出すように伸ばす。これにより、パージ管１３が配置されている範囲はマスクされるので、パージ管１３でマスクされていない範囲のみ、すなわち所定の範囲の酸素濃度の測定が可能となる。例えば、レーザ式酸素濃度計１７の発光器９と受光器１０のそれぞれのパージ管１３の先端をウインドボックス２内に１ｍずつ伸ばせば、例えばパレット１の幅が５ｍの場合には、中央部３ｍの漏風を検知することができる。
【００３０】
この方式は、測定できるパレット１の幅方向の範囲が小さくなることから測定感度が向上するため、より少ない漏風でも早期に検知できるメリットがある。また、粉塵などが多くレーザ光の減衰が多い場所での測定には有利である。この場合には、パレット１の幅方向を複数の区間に分割して、それぞれの区間を複数のレーザ式酸素濃度計で分担して濃度を検出するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上では、鉄鋼業の上工程である焼結プロセスにおけるパレットに起因する漏風を検知する例として、本発明の漏風検知装置を詳細に説明したが、本発明の漏風検知装置は、鉄鋼業の他プロセスや、他産業の同様なプロセスにおいても適用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の漏風検知装置を設けた焼結機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１のＣ−Ｃ線から見た断面図である。
【図３】図２のレーザ式酸素濃度計部分の拡大図である。
【図４】図２とは異なる本発明の実施形態を示す断面図である。
【図５】一般的な焼結機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】パレットの斜視図である。
【図７】図５のＤ−Ｄ線から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    パレット
２    ウインドボックス
３    原料供給ホッパー
４    点火炉
５    焼結機
６    パレットシールバー
７    グレートバー
８    サイドウォール
９    発光器
１０  受光器
１１  車輪
１２  軌条
１３  パージ管
１４  フランジ
１５  シールガラス窓
１６  吸気管
１７  レーザ式酸素濃度計
１８  データ処理装置
１９  筐体
２０  焼結原料層
【図１】
0005298629.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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